高功率半导体激光器的电光转换效率高、可靠性好、寿命长、体积小,使得它已经被越来越多地用于表面改性、焊接、切割等领域。本文针对半导体激光器在陶瓷激光焊接中的应用,提出了基于单管的半导体激光器焊接系统的设计方案,并对其中的偏振合束以及聚焦透镜部分进行了实验验证。主要研究内容包括以下几个方面:（1）采用激光填料焊接方法连接陶瓷复合钢管Al₂O₃内衬,并通过实验研究激光功率和焊缝宽度对焊接焊缝质量的影响,得出当激光光斑与焊料宽度一样时,焊接质量最好,激光功率700W时,焊件对激光的利用率最大。（2）设计了基于DL单管的半导体激光器焊接系统。DL单元经过快、慢轴准直,非相干合束以及聚焦系统后能够得到功率超过800W,光强分布均匀的光斑,并且可以通过改变聚焦系统的参数使其灵活输出不同形状大小的光斑,能够满足陶瓷激光焊接的需求。（2）从理论上分析了体材料半导体激光器和量子阱半导体激光器的输出偏振态。并通过实验测得其偏振度在94%以上,可以满足进行高效率偏振合束的要求。（3）搭建了半导体激光器偏振合束实验平台,测量了由20个DL单管经快、慢轴准直及空间合束后的输出功率最高为200W,快轴方向剩余发散角为7.5mrad,慢轴方向为6.5mrad。对两个DL模块进行偏振合束实验,得到最大合束功率384W,合束效率为96.62%,实现了高效率的偏振合束。（4）设计了一种菲涅尔聚焦系统,重点设计了输出光场尺寸为1×5mm²的平板楞朝内型菲涅尔透镜聚焦系统,使用Zemax进行仿真和优化,结果显示光斑在慢轴方向被聚焦得很窄,在快轴方向呈“平顶”分布,均匀度可达93.85%。利用光束分析仪测试了该菲涅尔聚焦系统的输出光场,焦点处光斑显示出与仿真结果相似的光强分布。